CN203992808U - 动力电池电极的超声波焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种动力电池电极的超声波焊接装置，包括焊接平台和超声波滚焊模装置，所述焊接平台包括电池承接平台、模具底座和底模，所述模具底座安装于所述电池承接平台的侧边，在所述模具底座上设置安装槽，所述底模固定于所述安装槽内；所述超声波滚焊模装置的滚焊模具位于所述底模正上方。本实用新型具有的优点和有益技术效果如下：体积小，结构牢固，使用寿命长；有效地提高了焊接效率，可以有效地减少内阻，增大过流，减少电子运行热效应，避免发热现象，提高了安全性。
Description
【技术领域】
本实用新型涉动力电池及超声波焊接领域，尤其是一种用于动力电池电极的优化布设时使用的动力电池电极的超声波焊接装置。
【背景技术】
动力电池是为工具提供动力来源的电源的装置，多作为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。在大容量动力电池生产过程中，动力电池多层极片与极耳或极柱的焊接是影响电池质量的关键因素。目前，极片与极耳或极柱的焊接多采用超声波焊接。但是一般的超声波点焊会损坏动力电池多层极片与极耳或极柱，影响到电池的生产合格率。另外由于焊接技术的缺陷，导致焊点连接处内阻累积严重，造成电池在工作中趋向递增性发热。若不能使运行工作中的电池尽可能减少或者克服因为内阻而造成累积递增性发热现象，它限制了大功率电池的规模推进长时间使用，严重的会阻碍电池，尤其是大功率电池长时间运行工作，严重影响使用寿命，更甚的会发生爆炸的恶性现象。
现时较为普遍的是，电池的正负两极布设于电池同一线面端上，两相极十分接近，电池运行工作时，电子的运动方向产生窝绕现象。其问题在于电子只处于窄小的流通空间，窄小流动的电场处于过度密集挤迫状况，尤其电池处于大功率高密度电和连续长时间运行时，基于电池内电子不合理导向运行，而造成热效应加剧，电池发热乃至发生爆炸。
【实用新型内容】
本实用新型的目的在于针对以上所述现有技术存在的不足，提供一种提高工作效率且有效减少内阻，降低热效应，提高动力电池使用寿命的动力电池电极的优化布设及动力电池电极的超声波焊接装置。
为了实现上述目的，本实用新型是这样实现的：动力电池电极的优化布设，在单体电池中，正电极与负电极的引出位为拉开最大距离的反方向设置。这样可以令其电池在运行工作时，电子于两相反位端距离途中流动，能充分地利用电池内空间的有效横截面积通道给予的最广阔通道运流，充分调动电池内电子定向流通的最佳通畅条件，令运行通途内阻最小，从而能最大限度地减少电极热效应，避免发热现象。
动力电池电极的超声波焊接装置，包括焊接平台和超声波滚焊模装置，所述焊接平台包括电池承接平台、模具底座和底模，所述模具底座安装于所述电池承接平台的侧边，在所述模具底座上设置安装槽，所述底模固定于所述安装槽内；所述超声波滚焊模装置的滚焊模具位于所述底模正上方。
所述超声波滚焊模装置，包括安装架、设置于安装架内的滚焊模具和驱动装置，所述安装架设置两个支撑部，在所述支撑部内安装轴承，所述滚焊模具的两侧与变幅杆连接，所述变幅杆分别安装于轴承内，且一端所述变幅杆与被动轮连接，所述被动轮通过驱动皮带与驱动装置连接，另一端所述变幅杆与超声波换能器连接。
所述滚焊模具与变幅杆之间通过螺栓连接。
所述轴承与滚焊模具四分之一波长处连接。
本实用新型是针对大功率、大动力，并需瞬间释放大功率的电池，无论对于小型的、中型的乃至大型单体电池，需要通过对多个单体电池串联组合、并联组合，串联及并联组合、串联、并联交替组合等多种重复组合成的“派克”电池组构中，其向外延伸的电极片或者极耳或者极柱的布设位置，使正极位和负极位尽可能反向拉开距离，令其运行工作时电子于两相反极位端距离途中流动，能充分且均匀地利用电池内空间的有效截面通道给予的最广阔通道运流，充分调动电池内电子定向流通的最佳通畅条件，令运行通途内阻最小，从而最大限度地克服电子热效应，避免发热现象。
为了有效地克服电池热效应的现象乃至更严峻的爆炸现象，本实用新型提出不论单体电池或者多个单体电池通过串联并联串并联交替多单体电池符合组成的电池“派克”组构。尤其大功率大动力电池，其正电极与负电极位置的引出位应能令正电极位于负电极位尽可能反向拉开距离而布设。这样可以令运行工作时，电子于两相反极远宽位端距离间流动，能充分地利用电池内空间的有限横截面积通道所给予通畅条件，令运行通途内阻最小，从而能最大限度地克服电池热效应，避免发热现象出现。
与现有技术相比，本实用新型具有的优点和有益技术效果如下：体积小，结构牢固，使用寿命长；有效地提高了焊接效率，可以有效地减少内阻，增大过流，减少电子运行热效应，避免发热现象，提高了安全性。
【附图说明】
图1为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线立体结构图1；
图2为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线左视结构图1；
图3为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线A部局部放大图1；
图4为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线立体结构图2；
图5为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线左视结构图2；
图6为本实用新型动力电池电极的优化布设的超声波焊接生产线A部局部放大图2；
图7为本实用新型超声波滚焊模装置的结构示意图；
图8为本实用新型一种动力电池电极的超声波焊接方法的动力电池结构示意图；
图9为本实用新型一种动力电池电极的超声波焊接方法的动力电池焊接示意图1；
图10为本实用新型一种动力电池电极的超声波焊接方法的动力电池焊接示意图2。
【具体实施方式】
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细的描述说明。
动力电池电极的优化布设，如图8-10所示，在单体电池中，正电极与负电极的引出位为拉开最大距离的反方向设置。可以是正电极与负电极分别位于单体电池的距离最大的两侧。这样可以令电池在工作时，电子于两相反位端距离途中流动，能充分地利用电池内空间的有效横截面积通道给予的最广阔通道运流，充分调动电池内电子定向流通的最佳通畅条件，令运行通途内阻最小，从而能最大限度地减少电池热效应，避免发热现象。本实用新型所述的动力电池可以是锂离子动力电池、镍氢动力电池或者燃料电池等。
所述单体电池的正电极和负电极的电池极片向外延伸出来，在所述电池极片设置焊接区，所述电池极片的焊接区对位设置(可以是堆叠设置)于另一所述单体电池的电池极片相应焊接区的平位(用于方便堆叠焊接)处，通过滚焊模具对焊接区进行滚动焊接。多个单体电池可以是串联组合、并联组合、串联及并联组合、串联、并联交替组合等多种重复组合。
动力电池电极优化布设的超声波焊接方法，其步骤包括：
(1)将单体电池放置于焊接平台上，所述单体电池的正电极和负电极的电池极片延伸出来，放置于底模上；
(2)使用超声波滚焊装置对放置于底模上的电池极片进行接驳、连接等滚动焊接。
所述电池极片设有焊接区，所述电池极片的焊接区对位设置在电池极片的相应焊接区的位置平位处，通过滚焊模具对焊接区进行滚动焊接。
如图9所示，可以为多单个电池作串联后焊接。
如图10所示，动力电池可以是若干单个电池并联焊接。
动力电池也可以为若干单个电池作并联焊接，然后串联焊接。也可为若干单个电池并联后作进一步串联焊接、并联焊接或串并联焊接。
其中，优选的，当焊接对象为0.2mm铜镀镍条和50层厚度为0.018mm的铜箔时，焊接速率为330mm/分钟，焊接压力为5.5KG/cm2,在线功率可以是3880w。
当焊接对象为0.2mm铝条和50层厚度为0.02mm的铜箔时，焊接速率为485mm/分钟，焊接压力为4.2KG/cm2,在线功率可以是2880w。
当焊接对象为0.2mm铜镀镍条和0.2mm铝条时，焊接速率为380mm/分钟，焊接压力为3.5KG/cm2,在线功率可以是3680w。
当焊接对象为0.2mm铜镀镍条和0.2mm铜镀镍条时，焊接速率为300mm/分钟，焊接压力为4.3KG/cm2,在线功率可以是4580w。
当焊接对象为0.2mm铜镀镍条和50层厚度为0.018mm的铜箔时，焊接速率为330mm/分钟，焊接压力为5.5KG/cm2,在线功率可以是3880w。
如图1-3所示，所述焊接平台包括电池承接平台5、模具底座51和底模4，所述模具底座51安装于所述电池承接平台5的两侧边，在所述模具底座51上设置安装槽52，所述底模4固定于所述安装槽52内。所述电池极片31设有焊接区，所述电池极片的焊接区对位设置于电池极片相应焊接区的延置平位处，并置于所述底模4上，通过滚焊模具2对焊接区进行滚动焊接。
超声波滚焊模装置，如图7所示，包括安装架66、设置于安装架66内的滚焊模具65和驱动装置68，所述安装架66设置两个支撑部，在所述支撑部内安装轴承62，所述滚焊模具65的两侧分别与变幅杆611连接，所述变幅杆611分别安装于轴承62内，且在一端所述变幅杆611与被动轮67连接，所述被动轮67通过驱动皮带610与安装于驱动装置68上的同步驱动轮69连接，另一端所述变幅杆611与超声波换能器614连接。所述超声波换能器614上安装连接胶座615，所述连接胶座615上安装超声信号连接座616。所述滚焊模具65是全波长滚焊模具，且所述滚焊模具65与变幅杆611之间通过螺栓64连接。所述轴承62与滚焊模具65的四分之一波长节点617处连接。所述轴承62通过螺母63固定于所述安装架66的支撑部内。所述变幅杆611与所述轴承62通过法兰(612,613)连接。本实用新型超声波滚焊模装置体积小，结构牢固，使用寿命长。
如图4-6所示，为多个单体电池堆叠的焊接实施例。
动力电池电极的超声波焊接装置，如图1-6所示，包括电池承接平台5、模具底座51和底模4，所述模具底座51安装于所述电池承接平台5的两侧边，在所述模具底座51上设置安装槽52，所述底模4固定于所述安装槽52内。所述电池极片31设置焊接区，所述电池极片31的焊接区对位设置于另一电池极片相应焊接区的平位处，置于所述底模4上，通过滚焊模具2对焊接区进行滚动焊接；所述超声波滚焊模装置的滚焊模具2位于所述底模4正上方。所述超声波滚焊模装置如图7所示，包括安装架66、设置于安装架66内的滚焊模具65和驱动装置68，所述安装架66设置两个支撑部，在所述支撑部内安装轴承62，所述滚焊模具65的两侧与变幅杆611连接，所述变幅杆611分别安装于轴承62内，且一端所述变幅杆611与被动轮67连接，所述被动轮67通过驱动皮带610与与安装于驱动装置68上的同步驱动轮69连接，另一端所述变幅杆611与超声波换能器614连接。所述超声波换能器614上安装连接胶座615，所述连接胶座615上安装超声信号连接座616。所述滚焊模具65是全波长滚焊模具，且所述滚焊模具65与变幅杆611之间通过螺栓64连接。所述轴承62与滚焊模具65的四分之一波长节点617处连接。所述轴承62通过螺母63固定于所述安装架66的支撑部内。所述变幅杆611与所述轴承62通过法兰(612,613)连接。
所述滚焊模具焊接接触界面主体滚焊花纹轮模具与其位置相对的处于滚焊花纹模具紧贴的焊接座长形平台底模上，在装置结构牵动滚焊模具轮作定向反复平移及滚动运行的轨迹上，一字型排放着多个单个电池延伸出来的电极块片，这些电极块片上叠合放置着极片待滚动焊接。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型构思在现有技术基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的技术方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。
Claims (4)
1.动力电池电极的超声波焊接装置，其特征在于，包括焊接平台和超声波滚焊模装置，所述焊接平台包括电池承接平台、模具底座和底模，所述模具底座安装于所述电池承接平台的侧边，在所述模具底座上设置安装槽，所述底模固定于所述安装槽内；所述超声波滚焊模装置的滚焊模具位于所述底模正上方。
2.按照权利要求1所述的动力电池电极的超声波焊接装置，其特征在于，所述超声波滚焊模装置，包括安装架、设置于安装架内的滚焊模具和驱动装置，所述安装架设置两个支撑部，在所述支撑部内安装轴承，所述滚焊模具的两侧与变幅杆连接，所述变幅杆分别安装于轴承内，且一端所述变幅杆与被动轮连接，所述被动轮通过驱动皮带与驱动装置连接，另一端所述变幅杆与超声波换能器连接。
3.按照权利要求1所述的动力电池电极的超声波焊接装置，其特征在于，所述滚焊模具与变幅杆之间通过螺栓连接。
4.按照权利要求2所述的动力电池电极的超声波焊接装置，其特征在于，所述轴承与滚焊模具四分之一波长处连接。
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